Dans quel contexte la cogénération de chaleur et d’électricité est-elle justifiée ?

Du point de vue de l’efficacité énergétique, la cogénération est justifiée chaque fois que l’on brûle un combustible en ayant des besoins simultanés d’électricité et de chaleur à basse ou moyenne température. Toutefois, les unités de cogénération restent souvent difficiles à rentabiliser.

La production simultanée de chaleur et d’électricité (cogénération ou couplage chaleur-force) est pertinente dans différentes situations : lorsque l’on a besoin en même temps de chaleur et d’électricité (pour des procédés industriels ou pour des usages domestiques en hiver) ; lorsque l’électricité du réseau est relativement chère en comparaison avec les prix des combustibles (ce qui n’est pas le cas actuellement en Suisse) ; ou lorsqu’un rejet de chaleur à haute température existe de toute manière parce qu’une ressource doit être brûlée, par exemple dans les usines d’incinération des ordures ménagères. La cogénération est particulièrement bien adaptée pour des réseaux de chauffage à distance.

Prenons l’exemple d’une usine d’incinération des ordures ménagères : les fours peuvent alimenter un réseau de chaleur à distance, tout en fournissant assez d’énergie pour produire de l’électricité.

La Suisse présente un déficit de production d’électricité en hiver [→ Q11], précisément lorsque se manifeste un fort besoin de chauffage. Ce contexte est favorable pour les systèmes de cogénération, qui fournissent simultanément de la chaleur et de l’électricité.

La problématique principale des unités de cogénération reste leur rentabilité, en particulier dans le contexte actuel de prix bas de l’électricité. Les petits systèmes sont trop chers en comparaison des revenus escomptés et les grands n’arrivent souvent pas à vendre toute leur chaleur, car la demande n’est souvent pas suffisante ou pas assez constante au cours de l’année. Dans les deux cas, la rentabilité est très difficile à atteindre.

Bon nombre de gestionnaires de réseaux de chauffage à distance basé sur de la cogénération à partir du gaz naturel se trouvent confrontés à cette difficulté, et survivent grâce à un subventionnement implicite des communes et des cantons, actionnaires des compagnies électriques qui les gèrent.

Toutefois, la cogénération à partir de sources renouvelables (biogaz, bois, gaz synthétique issu du bois, boues d’épuration dans les stations d’épuration, etc.) peut aujourd’hui bénéficier des subsides de la Rétribution à Prix Coûtant (RPC) ce qui augmente les chances de devenir rentable [→ Q79].

Références

Favrat, Maréchal & Epelly (2008)
, & (). The challenge of introducing an exergy indicator in a local law on energy. Energy, 33(2). 130–136.
Hart, David and Lehner, Franz and Jones, Stuart and Lewis, Jonathan and Klippenstein, Matthew (E4tech) (2019)
(). The fuel cell industry review 2018.
Jochem, Rudolf von Rohr & others (2004)
, & (). Steps towards a sustainable development: A white book for R&D of energy-efficient technologies. Novatlantis.
Pelet, X and Favrat, D and Voegeli, A (1997)
(). Performance of a 3.9 MW ammonia heat pump in a district heating cogeneration plant: Status after eleven years of operation. Compression systems with natural working fluids, IEA Annex, 22.
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